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CN110271813B - 一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置及检测方法 - Google Patents

一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置及检测方法 Download PDF

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CN110271813B CN201910560127.1A CN201910560127A CN110271813B CN 110271813 B CN110271813 B CN 110271813B CN 201910560127 A CN201910560127 A CN 201910560127A CN 110271813 B CN110271813 B CN 110271813B
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Abstract

本发明公开了一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置及检测方法，该检测装置包括伸缩检测装置、信号检测单元和远程处理单元，伸缩检测装置和信号检测单元均设置有两套，分别设置在刮板的两端；信号检测单元实时检测伸缩检测装置运动位移并通过无线发射模块将信号发出，无线发射模块和无线接收模块用于数据传输，信号显示处理模块用于实时计算出刮板的转角值，同时将该转角值输出显示，并将实时测得的转角值与设定安全阈值比较，当超出安全阈值后发出报警指示。本发明结构简单可靠、成本低廉、空间尺寸小、适应性强、使用效果好，测量方法计算量小、实时性好、准确性高，具有广泛的实用性。

Description

一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及刮板输送机领域，具体涉及一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置及检测方法。
背景技术
刮板输送机作为综采工作面机械化采煤的关键装备，承担着运煤、为采煤机提供运行轨道以及为液压支架提供推移支点的重要任务。刮板输送机的工作原理决定了其在运行过程中需承受拉压、局部弯曲、时变载荷与冲击等的作用，恶劣的工作环境使得其关键部件腐蚀现象严重，关键部件寿命短，故障发生概率高，降低了综采成套装备的开机率，严重制约了我国大型煤矿的生产效率。
为了提高刮板输送机可靠性，对其状态进行实时监测十分必要。深入分析发现，理想运行状态下刮板始终垂直于中部槽槽帮，当刮板输送机发生松链、跳链、断链等故障时，与理想运行工况相比刮板往往会产生较大的倾斜转角，刮板转角信息可以用来判断刮板输送机运行是否正常，但目前国内外仍缺乏切实可行的刮板输送机运行过程中刮板转角的检测技术。因此，低成本实现刮板输送机动态运行中刮板转角的实时检测对提升刮板输送机的运行安全性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，结构简单、成本低廉、使用效果好。
本发明的目的之二是提供一种利用上述内嵌式刮板转角检测装置进行刮板转角检测的方法，能实时检测，且准确性高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，包括伸缩检测装置、信号检测单元和远程处理单元，所述伸缩检测装置通过连接线缆与所述信号检测单元连接，所述伸缩检测装置和所述信号检测单元均设置有两套，分别设置在刮板的两端；
所述伸缩检测装置包括外筒、导向环Ⅰ、芯轴、测量端头、支撑环、导向环Ⅱ、测向装置、测量滑环、测量探针和底盖；所述外筒的外表面设有连接螺纹，外筒一端与所述底盖固定，外筒另一端与所述导向环Ⅰ固定，所述支撑环固定在外筒内壁上，所述导向环Ⅱ固定在支撑环内，所述芯轴依次穿过导向环Ⅰ和导向环Ⅱ，芯轴位于外筒外侧的一端与测量端头通过螺纹连接，芯轴位于外筒外侧的一端与测量端头之间设有滚珠，芯轴位于外筒内侧的一端固定连接一连接板，所述连接板上垂直固定有导向杆，所述导向杆上穿设有预紧弹簧，所述预紧弹簧的两端分别与连接板和底盖接触；所述测量滑环与外筒内壁固定，测量滑环以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，测量滑环表面设有均匀间隔分布且相互连通的导电铜丝，所述测量探针设置在所述连接板的一端，测量探针与测量滑环上布置的导电铜丝的表面接触；所述测向装置包括导向环Ⅲ、随动环、左极板、右极板和测向极板，所述导向环Ⅲ套装在芯轴上并与所述随动环固定连接，所述左极板和右极板固定在随动环外侧且左极板和右极板间隔一段距离，测向极板前端位于左极板和右极板之间，测向极板尾端固定在外筒壁厚方向上的螺纹孔内；
所述信号检测单元包括信号检测模块和无线发射模块，所述远程处理单元包括无线接收模块和信号显示处理模块，所述信号检测模块与所述无线发射模块的输入端连接，所述无线发射模块的输出端与所述无线接收模块的输入端连接，所述无线接收模块的输出端与所述信号显示处理模块连接。
优选的，所述导向杆设置有两根，两根导向杆相对于所述芯轴的延长线对称。
进一步的，所述的滚珠一端与芯轴端部接触，滚珠另一端卡在测量端头上设置的圆孔内。
进一步的，所述的测量滑环表面导电铜丝的固定间隔取值范围为0.1mm～1mm。
进一步的，所述的测向极板与左极板接触后，测向极板与右极板间的距离取值范围为0.02mm～0.05mm。
进一步的，所述的底盖上设置有连接线缆排线孔。
利用上述装置进行刮板转角检测方法，包括以下步骤：
1)在刮板两端分别加工与外筒外表面相配合的螺纹孔，在刮板底部两端预留信号检测单元的布置空间，在刮板上加工伸缩检测装置和信号检测单元间的走线孔，将两套伸缩检测装置分别拧入刮板上加工的螺纹孔内，将两套信号检测单元分别安放到刮板预留空间中，完成伸缩检测装置与信号检测单元间连接线缆的连接；
2)对伸缩检测装置的芯轴施加压力使滚珠外缘与刮板最外缘重合，以该位置为伸缩检测装置的初始零位，初始状态下测量探针与测量滑环导通，测向极板与左极板接触，人工测出此时刮板两侧最外缘间的距离为L；
3)将装有伸缩检测装置的刮板放入中部槽内，在预紧弹簧作用下芯轴自动伸出与中部槽槽帮接触，信号检测单元在运动时实时检测测向装置接触情况、测量滑环与测量探针的通断情况，伸缩检测装置的检测位移△L计算公式为：
△L＝(N左-N右)×△d，
其中：N左为左极板与测向极板接触时检测获得的测量滑环与测量探针由断开变为接通的次数，N右为右极板与测向极板接触时检测获得的测量滑环与测量探针由断开变为接通的次数，△d为测量滑环上相邻导电铜丝之间的距离；
4)当刮板机未运行且刮板相对于中部槽槽帮未发生倾斜时，利用步骤3)中计算公式检测出两端伸缩检测装置的运动位移分别记为△L01和△L02，刮板机正常运行过程中检测到的两端伸缩检测装置的运动位移分别记为△L11和△L12，信号检测单元实时检测伸缩检测装置运动位移并通过无线发射模块将信号发出；
5)远程处理单元接收到伸缩检测装置的运动位移后，实时计算出刮板转角α为
Figure GDA0002421537710000031
同时将该转角数值输出显示，并将实时测得的转角值与设定安全阈值比较，当超出安全阈值后发出报警指示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置在伸缩位移检测过程中仅需检测通断型数字量信号，信号检测处理方便容易；测量滑环可以借助成熟的柔性电路板制作工艺，能够保证空间尺寸极小，同时依据不同测量精度要求可以方便地设置不同导电铜丝间隔；芯轴端头滚珠的设置使得刮板转角检测装置与中部槽槽帮间为滚动接触，减少了摩擦造成的影响；通过测向极板与左极板和右极板的接触情况可以方便地检测出芯轴运动方向变化，消除芯轴换向导致的位移检测误差；刮板转角检测装置外筒上螺纹的设置，使得整套检测装置可以方便容易地内嵌到现有刮板中去，对刮板的加工改造量小；基于该检测装置的转角测量方法计算量小、实时性好、准确性高，能够有效地在线监测刮板相对于中部槽的转角情况，方便操作人员实时掌握刮板机运行状态，提前预防松链、跳链、断链等故障隐患。整套装置结构简单可靠、成本低廉、空间尺寸小、适应性强、使用效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为内嵌式刮板转角检测装置示意图。
图2为伸缩检测装置结构图。
图3为测向装置局部放大结构图。
图4为测量滑环与测量探针通断状态示意图
图5为刮板转角计算示意图。
图中：1—刮板，2—中部槽，3—伸缩检测装置，31—外筒，32—导向环Ⅰ，33—芯轴，34—测量端头，35—滚珠，36—支撑环，37—导向环Ⅱ，38—测向装置，381—导向环Ⅲ，382—随动环，383—左极板，384—右极板，385—测向极板，39—测量滑环，310—连接板，311—测量探针，312—导向杆，313—预紧弹簧，314—底盖，4—连接线缆，5—信号检测单元，6—远程处理单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，包括伸缩检测装置3、信号检测单元5和远程处理单元6，所述伸缩检测装置3通过连接线缆4与所述信号检测单元5连接，所述伸缩检测装置3和所述信号检测单元5均设置有两套，分别设置在刮板1的两端。
如图1、图2所示，所述伸缩检测装置3包括外筒31、导向环Ⅰ32、芯轴33、测量端头34、支撑环36、导向环Ⅱ37、测向装置38、测量滑环39、测量探针311和底盖314；所述外筒31的外表面设有连接螺纹，外筒31一端与所述底盖314固定，外筒31另一端与所述导向环Ⅰ32固定，所述支撑环36固定在外筒31内壁上，所述导向环Ⅱ37固定在支撑环36内，所述芯轴33依次穿过导向环Ⅰ32和导向环Ⅱ37，芯轴33位于外筒31外侧的一端与测量端头34通过螺纹连接，芯轴33位于外筒31外侧的一端与测量端头34之间设有滚珠35，所述的滚珠35一端与芯轴33端部接触，滚珠35另一端卡在测量端头34上设置的圆孔内，芯轴33位于外筒31内侧的一端固定连接一连接板310，所述连接板310上垂直固定有导向杆312，作为优选，所述导向杆312设置有两根，两根导向杆312相对于所述芯轴33的延长线对称，所述导向杆312上穿设有预紧弹簧313，所述预紧弹簧313的两端分别与连接板310和底盖314接触；所述测量滑环39与外筒31内壁固定，测量滑环39以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，测量滑环39表面设有均匀间隔分布且相互连通的导电铜丝，优选的，所述的测量滑环39表面导电铜丝的固定间隔取值范围为0.1mm～1mm；所述测量探针311设置在所述连接板310的一端，测量探针311与测量滑环39上布置的导电铜丝的表面接触；如图2、图3所示，所述测向装置38包括导向环Ⅲ381、随动环382、左极板383、右极板384和测向极板385，所述导向环Ⅲ381套装在芯轴33上并与所述随动环382固定连接，所述左极板383和右极板384固定在随动环382外侧且左极板383和右极板384间隔一段距离，所述测向极板385前端位于左极板383和右极板384之间，所述的测向极板385与左极板383接触后，测向极板385与右极板384间的距离取值范围为0.02mm～0.05mm，测向极板385尾端固定在外筒31壁厚方向上的螺纹孔内；
所述信号检测单元5包括信号检测模块和无线发射模块，所述远程处理单元6包括无线接收模块和信号显示处理模块；所述信号检测模块用于实时检测测向装置38接触情况、测量滑环39与测量探针311的通断情况，实时检测伸缩检测装置3运动位移并通过无线发射模块将信号发出；所述无线发射模块和所述无线接收模块用于数据传输，所述信号显示处理模块用于实时计算出刮板1的转角值，同时将该转角值输出显示，并将实时测得的转角值与设定安全阈值比较，当超出安全阈值后发出报警指示；
所述信号检测模块与所述无线发射模块的输入端连接，所述无线发射模块的输出端与所述无线接收模块的输入端连接，所述无线接收模块的输出端与所述信号显示处理模块连接，通过无线发射模块与无线接收模块之间的无线连接实现数据通讯。
进一步地，所述的底盖314上设置有连接线缆排线孔。
如图4、图5所示，利用上述装置进行刮板转角检测的方法，包括以下步骤：
1)在刮板1两端分别加工与外筒31外表面相配合的螺纹孔，在刮板1底部两端预留信号检测单元5的布置空间，在刮板1上加工伸缩检测装置3和信号检测单元5间的走线孔，将两套伸缩检测装置3分别拧入刮板1上加工的螺纹孔内，将两套信号检测单元5分别安放到刮板1预留空间中，完成伸缩检测装置3与信号检测单元5之间连接线缆4的连接；
2)对伸缩检测装置3的芯轴33施加压力使滚珠35外缘与刮板1最外缘重合，以该位置为伸缩检测装置3的初始零位，初始状态下测量探针311与测量滑环39导通，测向极板385与左极板383接触，人工测出此时刮板1两侧最外缘间的距离为L；
3)将装有伸缩检测装置3的刮板1放入中部槽2内，在预紧弹簧313作用下芯轴33自动伸出与中部槽2槽帮接触，信号检测单元5在运动时实时检测测向装置38接触情况、测量滑环39与测量探针311的通断情况，伸缩检测装置3的检测位移△L计算公式为：
△L＝(N左-N右)×△d，
其中：N左为左极板383与测向极板385接触时检测获得的测量滑环39与测量探针311由断开变为接通的次数，N右为右极板384与测向极板385接触时检测获得的测量滑环39与测量探针311由断开变为接通的次数，△d为测量滑环39上相邻导电铜丝之间的距离；
4)当刮板机未运行且刮板1相对于中部槽2槽帮未发生倾斜时，利用步骤3)中计算公式检测出两端伸缩检测装置3的运动位移分别记为△L01和△L02，刮板机正常运行过程中检测到的两端伸缩检测装置3的运动位移分别记为△L11和△L12，信号检测单元5实时检测伸缩检测装置3运动位移并通过无线发射模块将信号发出；
5)远程处理单元6接收到伸缩检测装置3的运动位移后，实时计算出刮板1转角α为
Figure GDA0002421537710000061
同时将该转角值输出显示，并将实时测得的转角值与设定安全阈值比较，当超出安全阈值后发出报警指示。

Claims (7)

1.一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，包括伸缩检测装置(3)、信号检测单元(5)和远程处理单元(6)，所述伸缩检测装置(3)通过连接线缆(4)与所述信号检测单元(5)连接，所述伸缩检测装置(3)和所述信号检测单元(5)均设置有两套，分别设置在刮板(1)的两端；
所述伸缩检测装置(3)包括外筒(31)、导向环Ⅰ(32)、芯轴(33)、测量端头(34)、支撑环(36)、导向环Ⅱ(37)、测向装置(38)、测量滑环(39)、测量探针(311)和底盖(314)；所述外筒(31)的外表面设有连接螺纹，外筒(31)一端与所述底盖(314)固定，外筒(31)另一端与所述导向环Ⅰ(32)固定，所述支撑环(36)固定在外筒(31)内壁上，所述导向环Ⅱ(37)固定在支撑环(36)内，所述芯轴(33)依次穿过导向环Ⅰ(32)和导向环Ⅱ(37)，芯轴(33)位于外筒(31)外侧的一端与测量端头(34)通过螺纹连接，芯轴(33)位于外筒(31)外侧的一端与测量端头(34)之间设有滚珠(35)，芯轴(33)位于外筒(31)内侧的一端固定连接一连接板(310)，所述连接板(310)上垂直固定有导向杆(312)，所述导向杆(312)上穿设有预紧弹簧(313)，所述预紧弹簧(313)的两端分别与连接板(310)和底盖(314)接触；所述测量滑环(39)与外筒(31)内壁固定，测量滑环(39)以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，测量滑环(39)表面设有均匀间隔分布且相互连通的导电铜丝，所述测量探针(311)设置在所述连接板(310)的一端，测量探针(311)与测量滑环(39)上布置的导电铜丝的表面接触；所述测向装置(38)包括导向环Ⅲ(381)、随动环(382)、左极板(383)、右极板(384)和测向极板(385)，所述导向环Ⅲ(381)套装在芯轴(33)上并与所述随动环(382)固定连接，所述左极板(383)和右极板(384)固定在随动环(382)外侧且左极板(383)和右极板(384)间隔一段距离，所述测向极板(385)前端位于左极板(383)和右极板(384)之间，测向极板(385)尾端固定在外筒(31)壁厚方向上的螺纹孔内；
所述信号检测单元(5)包括信号检测模块和无线发射模块，所述远程处理单元(6)包括无线接收模块和信号显示处理模块，所述信号检测模块与所述无线发射模块的输入端连接，所述无线发射模块的输出端与所述无线接收模块的输入端连接，所述无线接收模块的输出端与所述信号显示处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，所述导向杆(312)设置有两根，两根导向杆(312)相对于所述芯轴(33)的延长线对称。
3.根据权利要求1所述的一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，所述的滚珠(35)一端与芯轴(33)端部接触，滚珠(35)另一端卡在测量端头(34)上设置的圆孔内。
4.根据权利要求1所述的一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，所述的测量滑环(39)表面导电铜丝的固定间隔取值范围为0.1mm～1mm。
5.根据权利要求1所述的一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，所述的测向极板(385)与左极板(383)接触后，测向极板(385)与右极板(384)间的距离取值范围为0.02mm～0.05mm。
6.根据权利要求1所述的一种刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置，其特征在于，所述的底盖(314)上设置有连接线缆排线孔。
7.一种利用权利要求1至6任一项所述的刮板输送机内嵌式刮板转角检测装置进行刮板转角检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在刮板(1)两端分别加工与外筒(31)外表面相配合的螺纹孔，在刮板(1)底部两端预留信号检测单元(5)的布置空间，在刮板(1)上加工伸缩检测装置(3)和信号检测单元(5)间的走线孔，将两套伸缩检测装置(3)分别拧入刮板(1)上加工的螺纹孔内，将两套信号检测单元(5)分别安放到刮板(1)预留空间中，完成伸缩检测装置(3)与信号检测单元(5)之间连接线缆(4)的连接；
2)对伸缩检测装置(3)的芯轴(33)施加压力使滚珠(35)外缘与刮板(1)最外缘重合，以该位置为伸缩检测装置(3)的初始零位，初始状态下测量探针(311)与测量滑环(39)导通，测向极板(385)与左极板(383)接触，人工测出此时刮板(1)两侧最外缘间的距离为L；
3)将装有伸缩检测装置(3)的刮板(1)放入中部槽(2)内，在预紧弹簧(313)作用下芯轴(33)自动伸出与中部槽(2)槽帮接触，信号检测单元(5)在运动时实时检测测向装置(38)接触情况、测量滑环(39)与测量探针(311)的通断情况，伸缩检测装置(3)的检测位移△L计算公式为：
△L＝(N左-N右)×△d，
其中：N左为左极板(383)与测向极板(385)接触时检测获得的测量滑环(39)与测量探针(311)由断开变为接通的次数，N右为右极板(384)与测向极板(385)接触时检测获得的测量滑环(39)与测量探针(311)由断开变为接通的次数，△d为测量滑环(39)上相邻导电铜丝之间的距离；
4)当刮板机未运行且刮板(1)相对于中部槽(2)槽帮未发生倾斜时，利用步骤3)中计算公式检测出两端伸缩检测装置(3)的运动位移分别记为△L01和△L02，刮板机正常运行过程中检测到的两端伸缩检测装置(3)的运动位移分别记为△L11和△L12，信号检测单元(5)实时检测伸缩检测装置(3)运动位移并通过无线发射模块将信号发出；
5)远程处理单元(6)接收到伸缩检测装置(3)的运动位移后，实时计算出刮板(1)转角α为
Figure FDA0002421537700000031
同时将该转角值输出显示，并将实时测得的转角值与设定安全阈值比较，当超出安全阈值后发出报警指示。
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